Введение к работе
Актуальность проблемы
Повышение уровня информатизации всех сторон жизни общества ознаменовалось и резким ростом криминогенности, увеличением характера и числа разнообразных угроз объектам информатизации. В то же время в начале 90-х годов в России создалась ситуация, когда выяснилось, что развитие такой важной составляющей методов и средств обеспечения физической безопасности объектов информатизации, как системы охранной сигнализации, существенно отстает от требований современного общества. В известной степени это относилось и к некоторым направлениям систем контроля и управления доступом, телевизионного наблюдения и, как объединяющим их в единую систему, комплексным интегрированным системам безопасности (СБ).
Построение эффективной системы безопасности невозможно без комплексного подхода, охватывающего выявление всех основных угроз, оценки возможного ущерба при реализации этих угроз и создания комплекса технических средств (ТС) защиты объекта (естественно при определенных ограничениях, например, на стоимость системы). Учет основных угроз жизни и здоровью, имуществу, ресурсам и информации позволяет выделить главные элементы комплексной системы безопасности: охранной сигнализации (ОС); охранно-пожарной сигнализации (ОПС); телевизионного наблюдения; контроля и управления доступом (СКУД); информационной безопасности и другие. Очевидно, что это деление условно и реально такого четкого функционального разделения может не быть. Так системы охранной сигнализации, контроля доступа и системы ТВ наблюдения (ТВСН) эффективно решают и задачи защиты информации, в частности доступа к информационным ресурсам и носителям информации.
Анализ состояния дел в области теории и методологии обеспечения комплексной безопасности объектов показал, что в рассматриваемый период практически отсутствовала даже полная классификация технических средств обеспечения физической безопасности, системное изложение различных вопросов анализа и синтеза СБ, математические модели элементов и самих систем. Широко развитые методы анализа и синтеза систем обработки информации, например, статистической радиотехники, могут применяться в ряде случаев и для решения рассматриваемых проблем. Однако специфика данной области свидетельствует, что непосредственное применение известных методов синтеза и анализа невозможно без предварительного решения такой задачи, как разработка теоретических и методологических основ функционирования устройств и систем обеспечения комплексной безопасности. Также это было необходимо и для создания теоретической и учебно-методической основы подготовки специалистов в рассматриваемой области.
Состояние теории систем безопасности периода начала 90-х годов характеризовалось сравнительно небольшим количеством работ, посвященных средствам обеспечения безопасности. В большинстве из них системы охранной и пожарной сигнализации, телевизионного наблюдения и контроля доступа рассматривались главным образом с точки зрения практических приложений, описаний характеристик и параметров конкретной аппаратуры.
Из общетеоретической и специальной литературы по рассматриваемым направлениям необходимо, в первую очередь, отметить ряд монографий А. В. Петракова, а также работы А.В.Бояринцева, С.М.Вишнякова, А.В.Измайлова, А.В.Ничикова
Ю.А.Оленина, Н.Н.Радаева, Г.Г.Соломанидина, Н.Г.Топольского, К.И.Шестакова и ряда других авторов. К работам более позднего периода можно отнести монографии Р.Г.Магуенкова, В.Г.Синилова и других. Также нельзя не отметить работы зарубежных авторов, в первую очередь, работы М.Л.Гарсиа, а также Ф. Уокера, Д. Гранта и других авторов.
Однако в целом проблема не рассматривалась с общетеоретической точки зрения системного подхода к общей задаче разработки теоретических и методологических основ функционирования технических средств систем обеспечения комплексной безопасности, как в целом, так и ее элементов, позволяющей обеспечить необходимую теоретическую базу для разработки таких устройств и систем.
Совокупность вышеизложенного определяет сложную научно-техническую проблему, комплексное решение которой актуально и ориентировано на повышение эффективности функционирования, разработки и оценки устройств и систем обеспечения безопасности объектов информатизации.
Таким образом, научная проблема повышения эффективности методов и средств обеспечения комплексной безопасности объектов на основе разработки научно обоснованных, систематизированных и структурированных теоретических и методологических основ функционирования устройств и систем комплексной безопасности объектов информатизации является актуальной как в теоретическом, так и практическом плане.
Цель работы и задачи исследования
Целью работы является разработка теоретических и методологических основ функционирования основных устройств и систем обеспечения комплексной безопасности объектов информатизации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи.
Выполнить обобщение и развитие теории и методологии функционирования устройств и систем безопасности в части используемой терминологии, классификации, назначения, состава, структур, алгоритмов работы и круга решаемых задач основных элементов, подсистем и систем обеспечения комплексной безопасности объектов информатизации.
Разработать теоретические и методологические основы функционирования и применения основных элементов систем безопасности, в первую очередь, таких, как из- вещатели и контрольные панели охранной сигнализации.
Разработать теоретические и методологические основы функционирования систем мониторинга.
Разработать математические модели основных элементов систем безопасности и сформулировать принципы их функционирования.
Разработать методики структурного синтеза систем безопасности, включающие методики выбора средств обнаружения, их компоновки на объекте с учетом эффективного взаимодействия с другими элементами системы и защищенности от несанкционированных действий.
Разработать методики и критерии выбора параметров и характеристик основных элементов систем обеспечения комплексной безопасности объектов информатизации.
Предложить методики оценки эффективности элементов и систем обеспечения безопасности объектов, включая методику оценки вероятности обнаружения несанкционированного проникновения датчиками охранной сигнализации и разработать методы увеличения этой вероятности.
Разработать и внедрить технические и организационные решения по созданию новых и совершенствованию существующих средств обеспечения комплексной безопасности объектов.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы были использованы теоретические методы системного анализа, теории вероятностей, математической статистики, математического анализа, математического программирования, теории графов, теории множеств, имитационного моделирования. Экспериментальные исследования велись на основе аппаратно-программных методов и натурных испытаний.
Основные научные положения, выносимые на защиту
-
-
Теоретические и методологические основы функционирования технических средств систем обеспечения комплексной безопасности объектов, в том числе:
функционирования ТС систем безопасности, включая определения СБ, структуру, состав, принципы построения и концептуальный подход к построению системы комплексной безопасности объектов информатизации;
вероятностного анализа временных процессов функционирования СБ и формирования структуры зон обнаружения и задержки;
функционирования систем автономной охраны и централизованного наблюдения;
функционирования систем разграничения доступа; критерии разработки и выбора устройств идентификации для систем контроля и управления доступом.
-
Методики анализа и синтеза устройств и систем комплексной безопасности, в частности:
анализа эффективности систем охранной сигнализации на основе оценки вероятности пресечения несанкционированных действий;
оценки помехоустойчивости приема сигналов с дискретной частотной модуляцией (ДЧМ) систем передачи извещений на фоне комплекса узкополосных, структурных, гауссовских, негауссовских помех и структуры многоканальных приемников дискретных сигналов для систем мониторинга;
формирования структуры средств обнаружения на объекте обеспечения безопасности, выбора параметров каналов обнаружения и оценки защищенности совмещенных и комбинированных устройств обнаружения в условиях воздействия комплекса активных и пассивных воздействий, применяемых нарушителем;
оценки вероятности обнаружения несанкционированного проникновения, включая методы и способы увеличения этой вероятности;
выбора разрешающей способности элементов систем ТВ наблюдения.
-
Теоретические и методологические основы функционирования контрольных панелей и извещателей охранной сигнализации, включая математические модели контрольных панелей (КП) ОС и ОПС радиальной и древовидной структур и методику расчета выходного сигнала пассивных инфракрасных (ПИК) извещателей.
-
Технические и организационные решения по созданию новых средств обеспечения безопасности, в том числе:
по разработке и организации производства пассивных инфракрасных извещателей Фотон СК, Фотон СК2, Фотон 9 и приемно-контрольного прибора Ладога;
по разработке аппаратного обеспечения систем мониторинга по радиоканалу Informer, Аргон и Дельта;
по структурному и организационному синтезу систем безопасности и мониторинга в России и странах СНГ.
Научная новизна диссертационной работы состоит в получении следующих результатов научных исследований, имеющих важное народнохозяйственное значение в области методов и средств обеспечения комплексной безопасности объектов информатизации.
-
-
Разработана методология функционирования технических средств систем обеспечения комплексной безопасности объектов информатизации, включающая терминологию, обобщенные структурные схемы, принципы построения и вопросы концептуального подхода к построению систем комплексной безопасности, позволяющие полнее учесть возможные угрозы и риски при разработке и эксплуатации СБ и дающие возможность повысить эффективность работ по структурному синтезу и анализу систем безопасности.
-
Сформулирована и решена задача разработки методики и критериев формирования структуры средств обнаружения на объекте обеспечения комплексной безопасности, обеспечивающих эффективность функционирования и защищенность средств обнаружения.
-
Сформулирована и решена задача анализа и оценки продолжительности несанкционированного проникновения на основе представления процесса проникновения в виде последовательности переходов с обоснованием возможности гауссовской аппроксимации закона распределения продолжительности проникновения.
-
Предложена методика анализа эффективности систем безопасности, основанная на оценке вероятности своевременной ликвидации угрозы с учетом законов распределения продолжительности несанкционированного проникновения и задержки прибытия сил реагирования системы безопасности, дающая возможность выполнить оценку эффективности функционирования СБ.
-
Разработана методология функционирования и построения систем автономной охраны и централизованного наблюдения, позволяющая решать задачи структурного и организационного синтеза систем мониторинга.
-
Разработана методика и выполнен анализ помехоустойчивости приема ДЧМ сигналов систем передачи извещений на фоне комплекса узкополосных, структурных, гауссовских, негауссовских помех и предложены структуры многоканальных приемников дискретных сигналов для систем мониторинга.
-
Разработана методология функционирования и применения контрольных панелей охраной сигнализации и предложены математические модели контрольных панелей охранной и охранно-пожарной сигнализации радиальной и древовидной структур, позволяющие применять теоретические методы анализа и синтеза систем к системам охранной сигнализации.
-
Разработана методология функционирования пассивных инфракрасных, комбинированных и акустических извещателей охранной сигнализации, включая методику расчета выходного сигнала ПИК извещателей, анализ методов и способов снижения вероятности ложных тревог и вопросы обеспечение иммунитета ПИК и комбинированных устройств обнаружения к мелким животным, позволяющие полнее учитывать особенности оборудования при выборе технических средств СБ и при проектировании новых устройств.
-
Разработана методика выбора параметров средств обнаружения и оценки защищенности одиночных, совмещенных и комбинированных устройств обнаружения в условиях воздействия комплекса активных и пассивных воздействий, применяемых нарушителем, дающая возможность учесть модель нарушителя.
-
Предложена методика оценки вероятности обнаружения несанкционированного проникновения извещателями, включая методы и способы увеличения этой вероятности.
-
Сформулированы принципы функционирования систем контроля и управления доступом и критерии разработки и выбора устройств идентификации для таких систем.
-
Сформулированы критерии выбора разрешающей способности элементов систем ТВ наблюдения.
-
Разработаны технические и организационные решения по созданию новых средств обеспечения безопасности и систем обеспечения комплексной безопасности объектов, позволившие организовать их производство в России.
Практическая ценность работы и реализация результатов Полученные в работе научные результаты являются теоретической, методологической и организационной основой для разработки технических заданий на проектирование, построения оптимальных структур высокоэффективных систем комплексной безопасности и обоснования выбора их элементов. Кроме того, они позволяют минимизировать структурный состав и, следовательно, экономические затраты, при требуемом уровне эффективности системы безопасности. Также они дают возможность выполнить оценку эффективности существующих систем и их элементов. Практическая ценность состоит в нижеследующем.
Разработанные методологические и теоретические основы функционирования устройств и систем обеспечения комплексной безопасности объектов дают возможность эффективного применения методов синтеза и анализа к устройствам и системам безопасности, как предметно ориентированной области.
Предложенная методика оценки вероятности обнаружения извещателей даёт возможность оценивать эффективность устройств обнаружения в различных условиях применения при решении практических задач разработки систем безопасности и анализа существующих систем.
Разработанная методика формирования структуры средств обнаружения на объекте обеспечения безопасности, выбора параметров каналов обнаружения и оценки защищенности совмещенных и комбинированных устройств обнаружения в условиях воздействия комплекса активных и пассивных воздействий, применяемых нарушителем позволяют использовать ее при решении практических задач разработки и анализа систем комплексной безопасности.
Сформулированные принципы функционирования СКУД и критерии выбора устройств идентификации для таких систем позволяют разрабатывать эффективные алгоритмы работы и структуры СКУД.
Сформулированные критерии выбора разрешающей способности элементов систем телевизионного наблюдения позволяют выполнить оценку эффективности решения системами ТВ наблюдения своих задач.
Разработанные методологические и теоретические основы функционирования из- вещателей и контрольных панелей охранной сигнализации дают возможность точнее формулировать технические задания на разработку новых образцов оборудования и применять их в производстве современных средств охранной сигнализации. Эти же результаты дают возможность более эффективного выбора и использования технических средств систем обеспечения комплексной безопасности для объектов требуемой категории надежности.
Разработанные математические модели и алгоритмы функционирования контрольных панелей охранной сигнализации позволяют использовать их при разработке новых образцов, а также при моделировании систем обеспечения комплексной безопасности объектов информатизации.
Предложенная методика оценки вероятности пресечения несанкционированных действий и выполнения своей задачи объединенной системой безопасности позволяет получить вероятностные характеристики эффективности работы системы безопасности и аргументировано определить состав аппаратных и других ресурсов для достижения требуемого уровня безопасности. А также выбрать количество и территориальное расположение групп задержания и реагирования.
Разработанная методология функционирования систем автономной охраны и централизованного наблюдения позволяет решать задачи структурного и организационного синтеза систем мониторинга.
Предложенные технические и организационные решения по разработке и организации серийного производства извещателей и контрольных панелей позволили повысить эффективность создаваемых систем обеспечения комплексной безопасности объектов.
Предложенные технические решения по разработке оборудования для систем мониторинга по радиоканалу и организационные решения по построению таких систем позволили организовать централизованную охрану объектов в различных регионах России и СНГ.
Предложенные и реализованные технические и организационные решения по разработке и внедрению систем обеспечения комплексной безопасности на объектах в России и странах СНГ позволили обеспечить высокий уровень безопасности объектов и снизить риски потерь.
Разработанные методологические и теоретические основы функционирования устройств и систем безопасности используются в учебном процессе подготовки и повышения квалификации специалистов в области средств обеспечения безопасности объектов в государственных и негосударственных учебных заведениях России и стран СНГ.
Результаты работы внедрены в ряде организаций России и стран СНГ, в частности, в следующих. ЗАО РИЭЛТА. Технические и организационные решения по разработке и производству ПИК извещателей Фотон-СК, Фотон-СК2 и Фотон-9 и КП Ладога для подразделений Вневедомственной охраны МВД РФ. ФГБУК Государственный Русский музей и ФГУК Государственный Эрмитаж. Технические и организационные решения по построению систем безопасности. Управления охраны Азербайджана и Киргизстана. Решения по структурному и организационному синтезу систем мониторинга в городах Баку и Бишкек. Внедрение результатов работы при проектировании и организации систем безопасности государственных, коммерческих и частных предприятий. СПбНИУ ИТМО, СПбГУАП, СПбГПУ, Алматинская академия гражданской авиации, Высшая школа пожарной безопасности МВД Республики Узбекистан, НОУ Курсы Технические средства охраны и ЧОУ ДПО Безопасность. Учебный процесс подготовки и повышения квалификации кадров. ООО Алпро, ООО Центурион, ТОО Агентство Бона, ТОО Асибо. Технические и организационные решения по созданию систем мониторинга и по построению систем безопасности государственных, коммерческих и частных предприятий. ЗАО Эскорт-центр СПб. Разработка рекомендаций по применению технических средств охраны для Государственного таможенного комитета РФ. ООО Мегалюкс и ЗАО Аргус-Спектр. Результаты оценки помехоустойчивости приема сигналов на фоне помех, методология функционирования систем мониторинга, технические решения по разработке передатчиков для СМ. ЗАО Хоневелл. Концептуальные вопросы построения объединенных интегрированных систем безопасности.
Апробация работы
Основные положения работы и отдельные разделы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: международная конференция «Современные системы охранной сигнализации» (Ереван, 1996); международные технические семинары компании C&K Systems (Москва, 1995, 1997, 1998 и Санкт-Петербург, 1995, 1997, 1998); международный технический семинар компании FSK Electronics (Санкт-Петербург, 1999); международный технический семинар «Са- турн-Инфо», (Минск, 1998); международный конгресс CTN-98 "Коммуникационные технологии и сети" (Москва, 1998); международные технические семинары в Главном управлении охраны республики Киргизстан (Бишкек, 1997, 1998, 2000, 2001); научно-практический семинар МИД республики Казахстан и ГУВД г.Алматы по организации системы централизованного радиомониторинга и охраны посольств (Ал- маты, 1999); научно-технический семинар в Ташкентском высшем техническом училище пожарной безопасности МВД республики Узбекистан (Ташкент, 1998); II, III Всероссийские научно-практические конференции "Охрана-98", "Охрана-99" (Воронеж, 1998-1999); семинар «Безопасность-2001» (Ташкент, 2001); международные научно-технические конференции «Правове, нормативне та метрологічне забеспечення системи захисту інформаціі в Украіні" (Киев, 2000, 2001); международный учебно- практический семинар по новым разработкам ОПС и СКУД (Международный университет систем безопасности, Москва, 2001); научно-технические конференции МТУСИ (Москва, 2000, 2001); международный семинар "Современные средства комплексных и интегрированных систем безопасности" (Алматы, 2002); VIII, IX и XI международные конференции "Информатизация правоохранительных систем" (Москва, 1999, 2000, 2002); научно-практическая конференция "Актуальные проблемы совершенствования системы обеспечения безопасности жизнедеятельности в республике Узбекистан" (Ташкент, 2003); III международная научно-практическая конференция по авиационной безопасности (Алматы, 2004); I международный семинар «Безопасность игорного бизнеса» (Москва, 2006); международный семинар «Особенности дистрибьюции систем безопасности в России» (Москва, 2007); международная научно-практическая конференция "Безопасность портов и мультимодальных транспортных систем" (Санкт-Петербург, 2008); II общероссийская конференция "SD-2009: Антикризисное управление безопасностью" (Москва, 2009); II общероссийская конференция SecuTrans" (Москва, 2009); научные и учебно-методические конференции СПб НИУ ИТМО (2009-2011); республиканская научно-практическая конференция «Организационные и научно-технические проблемы обеспечения пожарной безопасности» (Ташкент, 2011); Международная научно-практическая конференция "Охрана, безопасность, связь - 2011 (Воронеж, 2011).
Результаты теоретических и практических исследований легли в основу курсов лекций, прочитанных и читаемых автором: «Теория и техника систем охранной сигнализации», «Извещатели охранной сигнализации» СПбГУАП (1994-1998); «Системы охранной сигнализации», «Интегрированные системы безопасности», «Системы
контроля и управления доступом» в СПбНИУ ИТМО (2002-2011); лекции на курсах повышения квалификации командного и технического состава Управлений вневедомственной охраны МВД РФ в Воронежском институте МВД России (Воронеж, 19952005); курсы лекций в НОУ «Курсы Технические средства охраны» (Санкт- Петербург, 1995-2009) и ЧОУ ДПО «Безопасность» (Санкт-Петербург, 2010-2011).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 117 работ.
В том числе 6 монографий (11, включая издания, дополненные и переработанные), 66 статей (включая, 7 в изданиях из перечня ВАК и 2 во всесоюзных журналах), 18 учебных и справочных пособий, тезисы 14 докладов, 6 отчетов по НИР, получено 2 авторских свидетельства на изобретения.
Структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем основной части диссертации составляет 312 страниц, список литературы включает 198 наименований.
Похожие диссертации на Теоретические и методологические основы функционирования устройств и систем обеспечения комплексной безопасности объектов информатизации
-
-
